Тяготение
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
µмля остается в покое.
У. Гильберт в 1600 г., И. Буйяр в книге “Astronomia Philolaica”, опубликованной в 1645 г., и А. Борелли в 1666 г., по-видимому, были в общем недалеки от ньютоновского закона всемирного тяготения, как и Кеплер, который даже однажды рассматривал закон обратной пропорциональности квадрату расстояния, но отверг его.
Легенда о яблоке приписывает Ньютону открытие гравитации в 1666 г., хотя первая его публикация о ней, трактат “Propositions de Motu”, был прочитан в Королевском обществе в феврале 1685 г., а сами “Начала” были изданы в 1687 г. Между тем в 1674 г. Роберт Гук опубликовал свою работу, в которой движение Земли вокруг Солнца описывалось при помощи закона притяжения, которое убывало с расстоянием. Рассказывают, будто Гук сообщил о своих идеях Ньютону, который независимо пришел к похожим выводам.
Почему Ньютон ждал так долго, почти два десятилетия, прежде чем опубликовал свои результаты? В нынешнюю эпоху в науке, для которой подходит лозунг “публикуй или погибай” и скоропалительная публикация полусырых результатов - довольно распространенное явление, понять сдержанность Ньютона еще труднее.
Утверждают, что Ньютон был педантом и хотел повременить до тех пор, пока не разберется с некоторыми проблемами, связанными с его теорией. Одной из этих проблем была необходимость математически доказать, что сферическое тело притягивает другие тела так, как если бы вся его масса была сосредоточена в центре . Другая проблема была связана с наблюдениями. По-видимому, Ньютон хотел дождаться появления надежных измерений расстояний в системе Земля Солнце - Луна, чтобы проверить правильность своей теории. Они появились в конце 1670-х годов. Только тогда Ньютон почувствовал уверенность в своем законе тяготения.
Дискуссия о том, почему выжидал Ньютон, и какое место следует отвести Гуку, еще продолжается. Однако в окончательном ее итоге сомнений нет. Честь расчета планетных орбит на основе законов движения и гравитации принадлежит Ньютону. Никто из его современников не обладал такими математическими познаниями и общим кругозором, чтобы проделать подобные вычисления.
Неприязнь Ньютона к полемике и его сдержанность отражены в его письме к Эдмунду Галлею при передаче книги II “Начал” для публикации. К тому времени книга 1 “Начал” была уже издана, и Гук высказал претензии на приоритет в установлении закона тяготения. Галлей выступал в этом споре посредником. Имея в виду книгу III (которая должна была последовать за книгой II), Ньютон писал: “Третью я теперь намереваюсь изъять. Философия - столь наглая сутяжница, что иметь дело с этой леди-все равно что таскаться по судам.” Однако, к счастью для потомков, Галлею удалось убедить Ньютона изменить свое решение.
УСПЕХИ ЗАКОНА ТЯГОТЕНИЯ
Оставив в стороне споры о том, кому принадлежит приоритет в открытии закона тяготения, сделаем обзор некоторых его достижений. Из закона тяготения следовало мгновенное действие на расстоянии. Сила тяготения между Солнцем и Землей мгновенно передается на расстояние 150 млн. километров. Как это происходит? Почему притяжение уменьшается по закону обратной пропорциональности квадрату расстояния? Подобные вопросы волновали современников и последователей Ньютона. Говорят, что, когда эти вопросы задали Ньютону, он ответил: “Non fingo hypotheses” (“Гипотез не измышляю”). Ньютон придавал большее значение адекватности описания наблюдений при помощи своего закона, чем глубоким вопросам о таинственных явлениях природы, приводящих к этому закону.
И в самом деле, именно успехи, достигнутые при помощи закона Ньютона, обеспечили ему такое твердое положение в постньютоновской физике. Благодаря достижениям закона всемирного тяготения неприятные и трудные вопросы “как?” и “почему?” отодвинулись на задний план. Рассмотрим некоторые из этих триумфальных результатов.
Рисунок 1.7. Примеры орбит планеты и кометы
Первый пример-комета Галлея, как и планеты, эта комета движется по орбите под действием солнечного тяготения. Но в отличие от орбит планет ее орбита чрезвычайно вытянута. Если мы вновь обратимся к процедуре построения эллипса, то увидим, что эллипс получается сильно вытянутым, когда расстояние между фокусами S и S' почти равно (но все же меньше чем) 1а. Примеры орбит кометы и планеты приведены на рис. 1.7.
Поскольку комета движется по такой орбите, она появляется в окрестностях Солнца через большие промежутки времени. Однако, если только на орбиту кометы (которая достигает отдаленных областей Солнечной системы) не повлияет планета, например Юпитер, ее появления вблизи Солнца будут периодически повторяться.
Эдмунд Галлей, современник и друг Ньютона, обратил внимание на такую периодичность у кометы, наблюдавшейся в 1682 г. Галлей утверждал, что та же самая комета появлялась и ранее в 1456, 1531 и 1607 гг., т. е. с постоянным периодом, несколько превышающим 75 лет. Галлей предсказал, что ее можно будет наблюдать снова в 1758 г. Предсказание сбылось, хотя Галлей и не дожил до этого события. Очередное возвращение кометы Галлея приходится на наше время-1985-1986 гг.
Пожалуй, никто так не способствовал утверждению закона тяготения, как французский математик Пьер Симон Лаплас (1749-1827). Пятитомный труд Лапласа “Небесная механика”, публиковавшийся с 1799 по 1825 г., сравнивали по влияниюна современную астрономию с “Альмаге-стом” Птолемея. В этой работе при помощи новейших математических методов того времени Лаплас рассчитал движение планет и их спутников под дейс?/p>